第六章纳米技术与基板性能.pptVIP

3、纳 米复合材料提高基材的耐热性 提高耐热性传统途径： 提高封装材料(固化物)的交联度； 在环氧树脂结构中导入萘环、蒽环等多环基。 日本开发具有萘骨架环氧树脂固化物 纳米技术对基材耐热性的影响 聚合物基PCB基板的“耐热性”： 树脂在一定温度下仍然能够保留其作为基体材料的机械强度，即所消的耐温性； 树脂在发生热老化时的温度范围，即所谓的耐热性。 PCB基板的“耐热性”分类： 将聚合物进行加热时，一般会发生下面的物理和化学变化： 物理变化：变形、软化、流动、熔融。 化学变化：分子链切断、交联、氧化、产生气体、重量变化。 根据变化的不同，基材的耐热性分类定义： ① 物理耐热性是以基材的实用性为着眼点进行定义； ② 化学耐热性是以基材的化学反应来进行定义。 PCB基材耐热性表征方法： ① 热变形温度 ② 维卡软化点 ③ 玻璃化温度 缺乏明显的物理意义，不足以推断材料真正承受的高温及在高温下的性能。 对同类产品进行比较，但不能对不同材料的耐热性给出较为确切的评价； 能够反映出材料在较宽的温度范围内的全面信息，是目前表征基材耐热性的主要方法。 ④差示扫描(DSC)和差热分析(DTA) ⑤热重分析法(TGA) ⑥高温力学性能试验 ⑦高温蠕变试验 蠕变也称静态粘弹性，是指材料在小于屈服极限的同定外加应力作用下变形和时间的关系。 ⑧热老化分析 测定材料在热变形温度和热分解温度低得多，而又在稍高于实际使用温度下长期加热时材料的化学和物理性质稳定性的方法。 纳米复合材料提高耐热性机理： 界面迁移： 纳米相材料热稳定的核心问题：如何控制晶粒长大； 界面迁移为晶粒长大提供了基本条件；控制界面迁移会阻止晶粒长大，提高热稳定性； 晶界迁移是“元过程”的叠加，一种晶体缺陷或一组原子从一个平衡状态，翻越势垒到达另一个平衡状态，构成了晶界运动的“元过程”； 翻越势垒是一个热激活过程，若没有驱动力，正向和反向的概率是相同的，不产生宏观的晶界迁移。 在驱动力作用下使势垒产生不对称的偏移，正向和反向的概率不等，就显示出晶界迁移； 纳米材料晶界为等轴晶，粒径均匀、分布窄，保持纳米材料各向同性就会大大降低界面迁移的驱动力，不会发生晶粒的异常长大，这有利于热稳定性的提高。 (b) 晶界结构驰豫： 纳米相材料晶粒取向是随机的，晶界内部原子的排列、键的组态、缺陷的分布都较之晶内混乱得多，晶界通常为高能晶界； 高能晶界将提供晶粒长大的驱动力，很可能引起晶界迁移； 但纳米相材料晶界的物理过程并不因为晶界能量高而引起晶界迁移，而是在升温过程首先是晶界内产生结构驰豫，导致原子重排，趋于有序而降低晶界自由能； 升温过程中提供的能量首先消耗在晶界结构驰豫上，这使纳米相材料品粒在较宽的温度范围内不明显长大。 实例一：用溶胶一凝胶技术制备满足要求、具有优良成型性和热学、力学性能的高性能聚酰亚胺（PI)。使用纳米二氧化硅制备的PI材料数据表明,无机纳米二氧化硅的加入可以提高PI的耐热性； 实例二: 纳米TiO2能够使双马来酰亚胺(BMI)的玻璃化温度得到提高。 实例三：在聚碳酸酯中加入纳米材料，在氮气的热分析表明：纳米复合聚碳酸酯具有更高的耐热稳定性，SiO2／PC杂化材料随着SiO2含量的增加，其热稳定性相应地增加，且都比纯PC的热稳定性高。 资料表明，在大多数情况下，纳米材料的引入对提高纳米复合材料的热稳定性有积极作用。 4、纳 米复合材料提高基材的阻燃性 传统CCL阻燃途径：阻燃高分子材料主要是采用添加型或反应型阻燃剂。 ?(a) 选用合适的阻燃剂作为树脂的添加剂：即添加型阻燃使其获得阻燃性能； 例如添加金属氢氧化物如超细Al(OH)3、含卤的溴化环氧树脂等。阻燃剂通过自身的燃烧变化发挥阻燃抑制效用，而被阻燃的树脂本身的耐热性并未提高； 优点：使用方便、适应性广，但添加量一般较大，对树脂的性能有一定的影响； 目前，在PCB基板材料实现无卤化方面是以添加磷类化合物为主导，但使用磷类化合物燃烧时会放出有害气体。 (b)采用反应型的添加剂： 使树脂分子中含有阻燃元素或基团，即反应型阻燃； 反应型阻燃剂是作为一种反应单体参加反应，并结合到聚合物的主链上； 溴化环氧树脂就是一个典型的应用实例； 具有阻燃功能的元素，除F、Cl、Br、I等卤素外，还有N、P、As、Sb、Bi及B、Al等； 考虑成本及易得等因素，开发环保型覆铜板一般是设法在树脂体系中引入N、P、B、Al等元素，并使其按一定的比例配制，利用其相互间的协同效应实现阻燃。这样可以降低阻燃剂用量，提高阻燃性能。如通过对酚醛树脂或环氧树脂改性引入氮或缩合多环结构实现阻燃。 传统阻燃方法的缺点： (1)提高材料成本； (2)恶化材料某些性能(例如降低抗冲强度)；